Radiokompas 2

27. ledna 2013 v 6:30 | Petr |  Elektro
Jen pro zopakování od minula - pokud vezmeme 4, nebo 8, nebo 16, nebo jakýkoliv dostatečně velá počet antén, umístíme je do kruhu a budeme je postupně připojovat k FM radiopřijímači bude se to rádiu jevit jako jedna anténa, která značnou rychlostí rotuje kolem dokola. Tak značnou, že frekvence prijímaného signálu bude dopplerovým posuvem posouvána nahoru a zase dolů. podle toho se dá určit kdy se "virtuální anténa" k vysílači přibližuje a kdy se vzdaluje, a podle toho se dá změřit azimut k vysilači. Detaily viz minule (nutno přečíst).

Minule jsem naznačoval, že přenosové pásmo FM rozhlasu je poněkud chaotické.
U AM - amplitudového vysílání - je to jasné, ve spektru máme nostnou vlnu a na obě strany od ní postranní pásma, pokud nám z rádia naladěného na 1 MHz vřeští Kája Gott na frekvencí 4 KHz vypadá spektrum takto - máme tři "spektrální čáry" - 996 KHz - dolní postranní pásmo, 1000 kHz nosná, 1004 kHz horní postranní pásmo.
U FM - frekvenční modulace - závisí spektrum signálu na poměru mezi právě přenášenou frekvencí a tzv modulačním zdvihem což je tzv Modulační index, který má zásadní vliv na tvar spektra - určité modulační idnexy mají spektrum s výraznou nosnou jako AM a určité zase nemají nosnou vůbec, spektrum Káji vřeštícího na 4 KHz však v principu vypadá tak, že od 0 Hz do nekonečna každé 4 KHz je "spektrální čára" a jenom umělou filtrací na výstupu z vysílače se šířka pásma omezí na kompromisních 100kHz.

Takže pokud radiokompas přijímá čistou nosnou na 100 MHz bez modulace a přepíná antény s frekvencí 4 KHz je na výstupu FM signál s u kterého modulační zdvih odpovídá vzdálenosti antén, a modulovaná frekvence je právě těch 4 kHz.
Teď si představte, že vstupem není čistá nosná, ale FM modulovaný rozhlasový signál, který má FM mono kanál, pak rozílovou složku mezi levým a pravým kanálem namodulovanou na nosnou 38 KHz. ,která je ale potlačená, místo toho je v signálu pomocná nosná 19 kHz, a ještě jsou tam pomocné informace jako RDS nebo dokonce signály pagerů - prostě opravdu "bordel" , ve kterém váš signál s frekvencí 4 kHz a nepatrným modulačním zdvihem zcela zanikne.

Jak z toho ven - především proč pořád mluvím o frekvenci přepínání 4 KHz - to je proto aby naše modulace prošla audio filtry rádia od Vietnamce. První úkol tedy bude vykašlat se na rádio od Vietnamce (nebo si z nej vyvést signál ještě před závěrečnou filtrací) abychom mohli frekvenci přepínání antét umístit někam, kde v FM spektru "nic není". Idelní by byla oblast mezi 19-23 kHz, nebo mezi 53 až 55 Khz.

Teoreticky bychom mohli antény přepínat jěště rychleji ale jsme omezeni keramickými filtry ve FM přijímači, které frekvence nad 75 kHz od nosné nepustí. Takže si představme, že máme postavené vlastní FM rádio, a přepínáme 4 antény frekvencí 84 kHz což odpovídá situaci, jakoby jedna anténa rotovala frekvenci 21 kHz, takže v demodulovaném signálu máme frekvenci 21 Khz jejíž fázi musíme zjistit, i přesto že tento signál je ukryt v chaostu FM modulovaného rozhlasového vysílání.

Principem, jak na to, je kombinace mixéru a dolní propusti, které se říká Lock In amplifier. Na podobném principu pracuje i Synchronní detektor AM signálu. Vtip je v tom, že když máme 4 antény tak někde za FM demodulátorem budeme mít 4 spínače a 4 kondenzátory - každá anténa bude nabíjet "svůj" kondezátor - takže signál, který je sychnronní s přepínací frekvencí 84 / 21 KHz se na kondendenzátorech bude sčítat a ostatní signály se občas přičtou, občas odečtou a tím se vlastně potlačí.
Po pár desítkách milisekund nabíjení konenzátorů napětí na nich změříme procesorem odečteme třetí od prvního a čtvrtý od druhého, číž získáme známou dvojici I a Q signálů, kterou už umíme převést na fázový úhel.

Vtip celého synchronního neboli lock - in zesilovače je opět v mixování signálu se signálem stejné frekvence, čehož výsledkem je signál malé (nulové) frekvence. Kapacitu kondenzátorů zvolíme co největší, tak abychom ještě stačili měřit dostatečně rychle. Pokud jsem tedy počítal s měřením azimutů všech rádí v Brně - řekněme tedy 50 rádií 10x za sekundu - musíme udělat 500 měření a pokud započteme i Nyquistovo kritérium potřebujeme šířku pásma 2x500 = 1 KHz.

Díky lock-in zesilovači máme pracovní frekvenci 21 KHz, ale rušení - odpovídá 1 KHz - pokud je i tak šum vysoký - musíme měřit ještě pomaleji a dát tomu odpovídající větší filtraci. U vědeckých měřeních není vzácností měření Lock-In zesilovačem trvající minuty, nebo hodiny, které odpovídá šířce pásma třeba 0,0001 HZ, nebo méně. Tím se dá "těžit" signál zpod šumu i tam kde po signálu zdánlivě není ani památka.

Lock-in zesilovače jsou, z jistých důvodů, pro roboty přímo ideální, takže nepřepínejte brzy budeme pokračovat.

Zbývá už jenom oblíbená rada pro blondýny, co dočetly až sem - nebudete tomu věřit, ale stálý partner, který ví, které čudlíky mačkat, je v posteli daleko lepší, než žhavá epizodka na jednu noc - zeptejte se brunet, ty vám to potvrdí ....
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Karel Karel | 31. ledna 2013 v 20:11

A nešlo by sledovat radiomaják z letiště? Možná ale nevysílá pod tak nízkým úhlem.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama